21.9.23

Un método curioso que funciona(ás veces)

 

Cando traballamos a divisibilidade nas aulas de 1º de ESO habitualmente aparecen dous xeitos de calcular o máximo común divisor e o mínimo común múltiplo: por inspección dos divisores ou múltiplos dos números, ou mediante a descomposición factorial. Vexamos un exemplo con números xeitosos, 63 e 105.

$$D(63)=\{1, 3, 7, 9, 21, 63 \}$$

$$D(105)=\{1, 3, 5, 7, 15, 21, 35, 105 \}$$

Logo a simple vista o máximo común divisor é 21. Coa descomposición, $63=3^2 \cdot 7, 115=3 \cdot 5 \cdot 7$, xa sabedes o mantra, "os factores comúns elevados ao menor expoñente", $mcd(63,115)=3\cdot7=21$

Para o mínimo a inspección pode ser ben árida:

$$M(63)=\{63, 126, 189, 252, 315, 378, \dots \}$$

$$M(105)=\{105, 210, 315, 420, \dots \}$$

O exemplo está collido para non ter que avanzar moito na lista dos múltiplos, podía ser moito peor (no peor dos casos habería que poñer a·b múltiplos). Neste caso vemos que o mínimo común múltiplo é 315

E coa descomposición, o mantra neste caso era "os factores comúns elevados ao maior expoñente, os non comúns, todos", que se presta a malinterpretacións no caso de traballar con máis de dous números.
Polo que $mcm(63,105)=3^2 \cdot 5 \cdot 7=315$

Haberá uns anos que colleu pulo un vello método de cálculo do mcd e do mcm, non sei se pola difusión que lle deu Jo Morgan en Resourceaholic, que consiste en ir gastando os divisores comúns dos números ata que non quede ningún, e nese momento multiplicar todos para obter o mcd. A imaxe xa se autoexplica:
    


A aparición do máximo común divisor aí é consecuencia directa da definición, pero algo máis oculto está o mínimo común múltiplo, para o que hai que multiplicar os divisores da columna esquerda cos resultados finais da ringleira inferior, é dicir,

    
Pensando un chisco vese o que sucede: o 3 e o 5 da ringleira inferior é o que lles queda a 63 e 105 unha vez quitamos o máximo común divisor, son os factores imprescindibles que necesitamos incluír para que un número sexa múltiplo de 63 e de 105. De aí o mínimo.

Pero funciona o método este chulo con máis de 2 números? A primeira ollada parece dicir que si:
 
Pero imaxino que reparastes na trampullada que fixen.

Observando as descomposicións, $60=2^2\cdot3\cdot5, 54=2 \cdot 3^3 ,42=2 \cdot3 \cdot 7$

Modifquemos o exemplo anterior para que non funcione:

   
E resulta que $mcm(60, 54, 126)=2^2 \cdot 3^3 \cdot 5 \cdot 7=3780$

Co cal, hai que facer algún tipo de modificación ao método para que funcione nestes casos. Sinceramente, eu comento este método para dous números pero non para máis (ás veces si no caso do mcd). Imaxinades vós como arranxar o problema?

Para rematar, un bo exercicio teórico, que aproveita que as calculadoras científicas actuais calculan o mcd e o mcm mais só de dous números, é pedirlles aos alumnos como usando a calculadora poden aínda así calcular o mcd de tres ou máis números. A min encántanme estas cousiñas elementais, recoñezo.





3.8.23

Outra demostración dun feito ben coñecido

 Coido que xa falei aquí das demostracións habituais de que a suma dos ángulos internos de calquera triángulo plano é 180º, a saber:


1) Temos a que adoita vir nalgúns libros de texto, que utiliza o feito básico sobre ángulos nunha recta formados por rectas paralelas, que cunha imaxe estática queda claro:

Reivindicando os triángulos obtusángulos

Esta demostración é da que se pode facer unha comprobación pedindo aos alumnos que corten os ángulos en B e C e os poñan xunto a A.


2) E temos a demostración "dinámica", que eu normalmente fago despois da anterior en 1º de ESO, botándolle teatro movéndome pola aula(supoño que como moitos de vós). Observade a figura de abaixo, e poñámonos, virtual ou fisicamente, no punto A mirando para B, andamos cara B, ao chegar aló xiramos para enfilar cara C, xiramos de novo para regresar a A, e finalmente en A, xiramos para poñernos mirando para B como ao comezo. Despois de tanto andar, simplemente estamos no punto de partida e na mesma posición, para o que tivemos que facer un xiro de 360º. E observando os ángulos de xiro, o que fixemos foi $180º-\widehat{B}+180º-\widehat{C}+180º-\widehat{A}=360º \rightarrow540- (\widehat{A}+\widehat{B}+\widehat{C})=360º \\\ \rightarrow  180º=\widehat{A}+\widehat{B}+\widehat{C}$ , q.e.d.



O obstáculo desta demostración é, obviamente, o chisco de traballo con símbolos que ten. En 1º de ESO moitos alumnos non a van entender esencialmente polo uso e manipulación desas tres letras. E falar dos ángulos de xiro sen utilizalas é excesivo para a memoria de traballo da maioría da xente.

E hai cativos que presentan dificultades para asumir que o xiro resultante é un xiro completo, para resolver o obstáculo a estratexia é colapsar o triángulo a un punto, como neste gif que vin en Resourceaholic:
Collido de Resourceaholic/Gifs, descargado e subido por se o link está roto

(Se un día teño tempo e ganas, tentarei facer un gif específico para un triángulo)

Esas dúas son as demostracións (coido que) xa mencionadas neste blog. Vexamos agora a que me motivou a escribir esta entrada, que coñezo hai tantos anos que non lembro a fonte onde a vin por primeira vez, pero que volvín atopar en To prove, why and how?, de A.G.Van Asch, artigo que empecei a ler (grazas, library genesis) interesado polo que indica no resumo pero do que, como sucede tan a miúdo, acabei collendo detalles transversais ou accesorios. Velaquí:

3) Collamos un triángulo calquera, este acutángulo, para variar. No lado BC, por exemplo, un punto calquera D, que unimos con A. Deste xeito temos dous novos triángulos dentro de $\triangle{ABC}$

Aquí cansei de formatear triángulos para que quedasen bonitos


De aquí deducimos que, chamando x á suma dos ángulos do triángulo:
$$ \begin{cases}\widehat{A_1}+\widehat{B}+\widehat{D_1}=x \\  \widehat{A_2}+\widehat{C}+\widehat{D_2}=x \end{cases} $$
, e sumando, 
$$ \widehat{A_1}+\widehat{A_2}+\widehat{B}+\widehat{C}+\widehat{D_1}+\widehat{D_2}=2x $$
Usando o que pasa co ángulo A e os suplementarios en D,
$$\widehat{A}+\widehat{B}+\widehat{C}+180º=2x$$
Pero entón
$$x+180º=2x$$
De onde
$$x=180º$$ 
q.e.d.


Bonito, eh?

Pois deixo choio:

Por que o argumento anterior en realidade non demostra o que pretende?

16.7.23

Adiviña para mediados de xullo

 Tiña varias ideas en mente para facer entradas, unha delas resolver a adiviña anterior, pero como xa saberedes todos, prefiro poñer problemas que as solucións. Polo que hoxe vai outra adiviña, esta máis sinxela. Que estades a ver nesta imaxe?


   

Só un comentario: as 4 curvas non se solapan, estades a ver o anaco correspondente a cada unha.

26.6.23

Adiviña para rematar xuño

 

Botando unhas contas cheguei á fórmula que ides ver nun anaco. Mentres sigo con informes e memorias diversas, déixovos que pelexedes vós.


Se a e b son números reais positivos, que representará a expresión $\Large{\frac{8 ab \sqrt{ab}}{a+b}}$?


Boa sorte.

7.6.23

Un problema xeométrico do GCSE 2023

 

O de ter twitter provoca que, de vez en cando, saia algún hashtag á dereita que me chame a atención. Ultimamente vexo #maths con certa frecuencia, e cando dou no link, o habitual é que aparezan exercicios aritméticos e alxébricos do estilo dos de 3º de ESO. Pero tamén problemas tipo Sangaku, que se tes un anaco, adoitan ser ben divertidos.

Estes días non só andan os alumnos españois coa ABAU, tamén no Reino Unido están a celebrar o seu GCSE, e eu levo xa uns lustros remexendo en probas estandarizadas doutros países, é como un pracer culpable(aínda que a verdade é que teño tirado ideas de aí). E como sempre, comezan a aparecer queixas pola dificultade ou rareza dalgún exercicio. O deste ano, este problema co que seguramente os examinados non contaban:

    
Se o lado de cada octógono regular mide a, atopa a área da figura sombreada na forma $p(2+\sqrt{2})a^2$

Se tentades resolvelo, axiña veredes que é moito máis sinxelo do que temían os rapaces.

6.6.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Final-5


Chegamos ao derradeiro problema desta olimpíada, o único de xeometría:

Problema 5

 Considera un hexágono regular de 4cm de lado. Unimos os puntos medios dos seus lados alternativamente tal como se indica na figura:

   


  1. Cal é o perímetro do triángulo?
  2. Que proporción da área del é a área do triángulo?






    
Agora unimos os puntos medios dos lados e o centro do hexágono como na figura seguinte:

  1. Cal é o perímetro desta outra figura?
  2. Que proporción do hexágono é a área da figura?











Como moitos problemas fermosos de xeometría, é susceptible de ser resolto mediante varias estratexias distintas. Xa sabedes que son lacazán para escribir solucións, déixovos só con esta imaxe:

   

Deica o ano que vén.

4.6.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Final-4

 O cuarto problema, de combinatoria enumerativa:

Problema 4

O centurión Cayo Matemarius tiña ao seu cargo un grande número dos membros do exército lexionario de infantería de Gallaecia. Como era moi excéntrico, decidiu, para levar un control deles, asignarlle a cada un número capicúa. Averigua:

  1. Cantos capicúas hai de 2 cifras?
  2. Cantos capicúas hai de 3 cifras?
  3. Cantos capicúas hai de 4 cifras?
  4. Se en total hai 10.000 membros do exército en Gallaecia, cal é o maior capicúa que se utilizará?

Nota: Un número capicúa é aquel que se le igual de dereita a esquerda que de esquerda a dereita, sen contar os que comecen por cero.

Os tres primeiros apartados son os típicos que uso nas aulas de 1º de ESO cando traballamos o sistema de numeración, para ir metendo algo de razoamento. O cuarto apartado xa é máis bonito e requira un chisco máis de reflexión.

Porén, considero que nesta fase final houbo demasiados problemas "de números". Como é tradicional, o 5º problema non vai ser deste estilo.

3.6.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Final-3

 O terceiro problema desta fase final é un coñecido exercicio de matemáticas recreativas, o de atopar un número autodescritivo:


Problema 3

Ada é unha rapaza moi organizada e sempre que ten que inventar un contrasinal para unha nova aplicación escribe un número que sexa doado de recordar por ela, seguindo algunha propiedade interesante. Neste caso, o contrasinal que utilizou para a aula virtual deste curso ten as seguintes características: 

  • É un número de dez díxitos.
  • O primeiro díxito é igual á cantidade de ceros do contrasinal.
  • O segundo díxito é igual á cantidade de uns.
  • O terceiro revela a cantidade de douses.
  • E así sucesivamente, ata o décimo díxito, que indica a cantidade de noves.

Saberías obter o contrasinal de Ada?


É unha verdadeira mágoa coñecer o problema xa e non poder desfrutar de atopar a solución.


2.6.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Final-2

Imos co 2º problema desta fase final.

Un exercicio previo podería ser adiviñar que hai que facer coa táboa de abaixo sen ler o enunciado. Premio á perspicacia a quen dea feito.


Problema 2

Na Casa dos Mosaicos atópase o mosaico da figura. A arqueóloga do Concello estima que se trata do código de entrada a unha irmandade segreda, forofa do número 126. Cre que se debería poder completar obtendo os divisores do dito número e, posteriormente, completando os ocos de forma que sumen o que indica cada fila e columna. Podes axudarlle?

    

Para resolver este problema eu fun sistemático, é dicir, atopei os 12 divisores de 126, calculei a súa suma(312), atopei a suma dos 9 números que hai que usar(48+22+131=201), atopei a única combinación de 3 divisores de 126 cuxa suma coincide co desfase entre eses dous números(312-201=111=63+42+6), e fun vendo condicións obvias sobre columnas e ringleiras(a máis evidente, que 126 ten que estar na esquina inferior dereita). Teño a dúbida de se o problema pode ser resolto sendo menos sistemático, i.e., probando con máis ou menos xeito, que imaxino sería o que farían algúns participantes.

En calquera caso, o problema é dos que permite fedellar, que sempre está ben que haxa algún deste tipo en cada quenda.

1.6.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Final

 

Non tiña pensado comentar os problemas da fase final da Olimpíada deste ano, mais cambiei de opinión ao ver o 1º(quizais tivo algo que ver tamén que aínda rematei as clases de 2º de BAC este martes, quen sabe).

Comparto:

Problema 1

Nun instituto de Lugo matriculáronse no presente curso escolar un 10% máis de estudantes que o ano pasado. O número de rapaces aumentou un 5% e o de rapazas un 20%.

a) Que proporción de rapazas había no dito centro educativo o curso pasado?

b) Que proporción de rapaces hai no presente curso escolar?


Non sei se escribín algunha vez que me encanta este tipo de problemas nos que hai máis dunha variable e nas que o que se pide non é ningunha das variables, senón unha relación entre elas, habitualmente a razón. Como proba deixo por aquí problema do historial do blog:

Da entrada Problems for the Million, Nun parque só hai gatos de dúas cores: brancos e negros. Os gatos machos representan o 55% do total de gatos do parque. A proporción entre machos brancos e machos negros é igual á proporción entre gatos brancos e gatos negros. Achar a proporción entre machos brancos e femias brancas.

Na entrada Traballos de Álxebra podedes atopar o dos gatos que pensan que son cans e os cans que pensan que son gatos, se o lestes saberedes sen dúbida cal era.


Sobre o problema da olimpíada, é posible modificar os datos dados ou a pregunta final para dar lugar a problemas semellantes pero distintos. O primeiro que se me ocorre é que, en troques de dar o aumento de rapaces e rapazas, poderíamos indicar como varía a proporción de rapazas respecto ao total(e por tanto a de rapaces), ou dar a proporción final, e preguntar pola variación porcentual de cada grupo.

Por outra banda, credes que moitos alumnos notarían que se os rapaces aumentan un 5% e as rapazas un 20%, pero o aumento global é do 10%... entón ten que haber o dobre de rapaces que de rapazas, sen facer álxebra ningunha? (Disto falei na entrada Exercicios tan malos que son bos)


Un problema ben fermoso, que se pode utilizar como enriquecemento nas aulas, na miña opinión.

10.5.23

SineRider

 

Había tempo que non vía un xogo matemático on line con certa solidez, e lendo feeds atopei Sinerider, cuxo nome dá unha pista se xa coñecíades o vello Linerider, no que había que debuxar liñas a man alzada para que un trineo chegase a un obxectivo. Pois ben, observade unha das pantallas iniciais do xogo e xa ides adiviñar de que vai:


   


O xogo ten un mapa no que avanzamos seguindo camiños. Reparade neste título, por exemplo:

Do sementador?

 

Como adiviñastes, o xogo vai de escribir a expresión alxébrica dunha función para que o fantasma protagonista do xogo esvare pola súa gráfica. Mais ten varias innovacións con respecto aos distintos avatares desta idea que levo vendo lustros: a que vin que máis me encheu o ollo foi a de poder incluír a variable temporal na función que escribas, co cal ademais de que o fantasma esvare sobre a gráfica, esta variará simultaneamente. E nalgunhas pantallas é máis difícil do que parece cadrar isto para acadar o obxectivo, que ás veces consiste en que o fantasma pase por unhas letras en orde, noutros mover co noso protagonista un círculo por unha especie de correa, etc.

Ademais deste xogo-aventura, os autores crearon un bot en twitter que está a compartir retos, non sei ben con que frecuencia. Observade un chío de hoxe:

E hai un subreddit, SineRider, no que a xente comenta as dificultades e solucións dos retos.

Como dato curioso, o colectivo que creou o xogo, Hack Club, seica está formado por miles de mozos programadores do mundo.


7.5.23

Aproveitando un problema estándar

 

Creo que xa comentei que este ano dou dúas aulas de 1º de ESO, que por tanto segue a ser o curso que máis veces dei nos case vinte anos que levo no choio(isto lembra a un problema clásico de TIMSS, a ver se o atopo1). E aínda que a LOMLOE viña coa pretensión de reducir o número de contidos, o certo é que aínda temos máis cousas que dar, ao incluír o pensamento computacional no sentido alxébrico. Cousa que, non é por botar flores, xa vaticinara eu hai tres anos:


Isto, sumado a outros factores, leva a que en maio estea aínda no sentido alxébrico, botando contas de cantas cousas importantes non van ver. E iso que, sendo rigoroso, non estou a cumprir co espírito da avaliación LOMLOE, porque como xa expliquei en varias ocasións, é unha trangallada que non permite determinar o que sabe facer un alumno.

E hoxe tocou resolver problemas co método alxébrico, para o que usei o libro de texto que tiven que escoller eu, cando a miña opción era non ter libro de texto. Cousas da vida. 

O anódino problema do libro dicía algo así como:

Atopa dous números cuxa suma é 241 e cuxa diferenza é 27.


Expliqueilles eu como resolvelo de varios xeitos. Os dous evidentes a este nivel:

  • Utilizando a diferenza para determinar as incógnitas, a e a+27, e logo usando a condición sobre a suma para establecer a ecuación
  • Utilizando a suma para determinar as incógnitas, b e  245-b, e logo usando a condición sobre a diferenza para establecer a ecuación.
Como todos saberedes, o segundo xeito é máis complicado, pola tendencia a crer que a condición "Suman 241" se traduce como b e b-241.

Mirando para as solucións, pregunteilles se querían saber algo máis deste problema, varios querían, así que avisei de que en 2º ían ver sistemas de ecuacións que ían resolver automaticamente estes problemas, pero que se podía facer doutro xeito. E o que fixen foi chantar unha táboa no encerado:

 

1º número 2º número Suma Diferenza
134 107 241 27
10 4
43 13
26 26
16 6

E pedín que completasen eles as outras. E para moitos non foi, nin de lonxe, inmediato. Agás un cativo, que resolvera o problema orixinal sen álxebra, que o fixo rapidísimo.

1º número 2º número Suma Diferenza
134 107 241 27
7 3 10 4
28 15 43 13
26 0 26 26
11 5 16 6


En realidade había máis ringleiras, pero con estas xa facedes unha idea. 
E pedín que mirasen para cada ringleira, a ver se vían algo. E despois de respostas como "Si restas el 1º y el 2º, te da la diferencia" (a resposta é ben parva, pero deixa claro o nivel de implicación na actividade que tiñan algúns), tardou en decatarse unha rapaza do que estaba pasando, explicou o asunto dun xeito críptico, pero a idea estaba aí: o 1º número é a semisuma da suma e a diferenza (a media da suma e a diferenza), o 2º número é a semidiferenza da suma e a diferenza. E todo o mundo entendeu o xeito de calcular os dos números, pero non entendeu por que funcionaba. Polo que tiven que facer o seguinte:
 
                Figura non feita a escala, bla, bla, bla...

Como só estaba a usar xiz branco, non se viu a mestura de cores. Pero iso non foi o problema, o problema foi que moitos seguían sen ver por que funcionaba o que vira aquel alumno ao principio e a alumna agora.

Preguntei explicitamente como poderíamos ver con estas barras que o 1º número coincidía con esa semisuma e o 1º con esa semidiferenza, e custou, vaia se custou... E observade que coa colocación da parte amarela e a verde, que son iguais, o da semidiferenza é case obvio, non si?

Pois houbo que facer algo semellante a isto:
    
Agora si?

E tamén algo como isto:

   

Onde collín o cacho azul de abaixo da 1ª figura e leveino a continuación da parte de arriba, co cal temos dúas veces seguidas o 1º número. 

Este segmento de clase levou ben vinte minutos, perfectamente. E tampouco teño claro que conseguise gran cousa co alumnado, pero tiven que improvisalo, sentín a obriga. En realidade estou convencido de que este tipo de actividades son máis propias de Primaria que de Secundaria, onde chegan moitos alumnos con escasa familiaridade cos números e con aínda menor capacidade para relacionar números e figuras. Deixádeme pontificar por unha vez: non insistiría moito nas divisións longas e nas multiplicacións en caixa e si máis en actividades variadas. Deixo de pontificar e aclaro: amigos mestres, xa sei que os alumnos que teñen dificultades coa reprodución de algoritmos aínda ían ter(ou teñen xa) máis dificultades coas actividades desta índole. E igual insistir nisto é unha perda total de tempo con ese alumnado, só serviría para sentirnos ben nós.




1 Ah, atopei o ítem de TIMSS, é este do grao 8 de 1995:


P5. Tres quintos dos estudantes dunha clase son rapazas. Se 5 rapazas e 5 rapaces son engadidos á clase, cal das seguintes afirmacións é certa?
  1. Hai máis rapazas que rapaces
  2. Hai o mesmo número de rapazas que de rapaces
  3. Hai máis rapaces que rapazas
  4. Non podes afirmar se hai máis rapazas ou rapaces coa información proporcionada.
Se estades interesados, podedes atopar aquí os ítems daquel ano, o que comparto está na páxina 92 coa súa numeración(101 do pdf)


2.5.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Local-5


Rematamos a quenda da fase local deste ano cun fermoso problema métrico:


Problema 5

Calcula a área da zona sombreada sabendo que ABCD é un cadrado de lado 1 m e os triángulos ACE e ACF son equiláteros iguais.

   


Confeso que cando vin este problema, pensei que estaba neste blog, nalgún recuncho. Tiven que revisar a etiqueta Xeometría ata 2016 para atopar a entrada na que compartín un problema semellante pero distinto, Dous problemas de áreas

Os lados dos cadrados medían 7 cm e 2 cm,
e os seus lados eran paralelos 



Na miña opinión, aínda coas eivas, unha boa escolla de problemas para esta fase local. Se hai sorte, tempo e ganas, hei volver sobre o asunto da olimpíada cando se celebre a fase final en Lugo. Deica logo.

1.5.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Local-4

 

No cuarto problema desta fase local vaticino que non vos vai facer falta ler o enunciado:


Problema 4

A veciñanza dunha aldea deseñou a seguinte distribución das leiras das que dispoñen para dedicalas ao cultivo de produtos autóctonos. Desexan utilizar o mínimo número de produtos diferentes e colocalos de tal forma que en cada parcela se colleite un produto diferente a todas as que lindan con ela. Cal é o número mínimo de produtos que precisan?

 

   

Perdoade a foto mal tirada, por sorte o problema non é métrico senón topolóxico.

O problema consta de dúas partes: primeiro amosar cantas cores, perdón, cultivos, son necesarios, e logo amosar que son suficientes, i.e., que para ese número necesario é posible atopar unha configuración. Esta sutileza témome que sexa excesiva para unha solución completa. Imaxino que o que máis se verá nas respostas é un xeito correcto de encher a figura sen razoar por que non pode facerse con menos cultivos. Veremos.

30.4.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Local-3

   

 Imos co seguinte e controvertido problema da Fase Local da Olimpíada deste ano:


Problema 3

Cantos anos do Século XXI verifican a propiedade de que dividindo o número do ano por 2, 3, 5 e 7 obtemos sempre de resto 1?

Observación: Considérase que o Século XXI comezou o 1 de xaneiro de 2001.


Cualifiqueino de controvertido porque cando un resolve o problema observa que non hai ningún ano neste século que cumpra as condicións. E seguramente haberá cativos que o resolvan e dubiden ao ver que non hai ningunha solución. O primeiro que pensei eu na sesión foi que trabucaran século con milenio, sinceramente.

Por outra banda, o problema é clásico, e variantes del aparecen nalgúns libros de texto. Non lembro en que editorial pero xuraría que vin ata a variante "atopa o menor número que dividido entre 2 deixa resto 1, dividido entre 3 deixa resto 2, entre 4 deixa resto 3, etc." 

O meu veredito, aínda así, é que o problema é axeitado para esta fase. O feito de que non haxa solucións pode servir para amosar destreza nas explicacións, que entre cativos de bo desempeño todo hai que usar para distinguir os mellores.

29.4.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Local-2

 

Seguimos a xeira da fase local co segundo problema:


Problema 2

Letras diferentes representan cifras diferentes e letras iguais representan a unha mesma cifra ou o mesmo valor.

Sabendo que S=2, obtén que cifra se corresponde con cada letra na expresión e se hai unha ou varias solucións ao problema:

   

Como adoita suceder cos aritgramas, a solución non é tan difícil de atopar como argumentar que só hai esa solución. E a nivel de 2º de ESO, os cativos aínda non tiveron moitas opcións de albiscar por onde vai o razoamento rigoroso, independentemente de que nas aulas se tenten presentar problemas onde haxa que facer unha secuencia de razoamentos, é unha cuestión tamén de maduración do alumno.



P.S.: como no caso da Carta Roubada, de Poe, hai algo a simple vista que dá algo de... non sei como denominalo...

28.4.23

Olimpíada Matemática Galega 2023-Fase Local

 

   


Onte, xoves 27, celebrouse a fase local da Olimpíada Galega de 2º de ESO, cuxa sede en Ferrol é o IES Canido desde hai 6 anos. A Olimpíada é organizada por compañeiros de Lugo de Agapema, a Asociación Galega do Profesorado de Educación Matemática, á que pertenzo (non hai moito) aínda que eu manteña opinións claramente diverxentes en cuestións esenciais da ensinanza das Matemáticas, como saberedes se ledes isto ou o meu twitter hai tempo.


Como outros anos, procedo a compartir os problemas que caeron nesta fase, pois considero que sempre se lles poder dar un uso nas aulas, senón como actividades ordinarias (non sempre), desde logo como actividades de enriquecemento.


Problema 1

Nun saco botamos bólas brancas, bólas negras, dados brancos e dados negros. O 20% dos obxectos do saco son dados e o 40% das bólas son brancas. Se en total hai 300 obxectos:

  1. Cantos deles son bólas?
  2. Cantos son bólas negras?
  3. Sabendo que o 60% dos obxectos son negros, que porcentaxe hai de dados brancos?

Un primeiro problema axeitado ao meu entender, pois sen ser inmediato, anima ao alumnado para os que veñen despois.

Non como aquel fermoso problema, pero moi difícil (e non determinado), que caera en 2015, que aproveito para traer aquí:




Os demais problemas, en días sucesivos.

24.4.23

Adiviña gráfica

 

Observa a seguinte gráfica:


   


Seguro que viches gráficas como esta a feixes. Se -1<x<0, entón ..., se $x \geq 0$, entón...


Mais... e se che digo que a función non é definida a anacos, senón que ten unha expresión única? O teu choio é atopala.


22.4.23

(Aínda máis) Problemas de Álxebra sen ecuacións

 A estas alturas xa saberedes que unha das miñas teimas é darlle máis amplitude de miras á álxebra elemental, alén do cálculo formal e da resolución de ecuacións. Se aínda non as lestes, hai dúas entradas previas, Problemas de Álxebra sen ecuacións e Máis problemas de Álxebra sen ecuacións, que incluén tres problemas ben fermosos que plasman perfectamente a idea da miña teima: as variables teñen utilidade aínda que non haxa condicións de igualdade entre expresións(e moito antes de que introduzamos o concepto de función).

Lamentablemente, non é sinxelo atopar problemas de Álxebra sen ecuacións que sexan axeitados para traballar nas aulas. Ás veces porque non son problemas xenuinamente, ás veces porque necesitan coñecementos previos que o alumnado aínda non ten. Por isto adoito aceptar problemas que rematen cunha ecuación, sempre que o interesante(i.e., o difícil) veña antes, na parte relacional. Un deses exemplos, non tan fermoso, e ben coñecido nas aulas, sería o do mago, que compartín na entrada Traballos de Álxebra:

Un mago afirma que pode adiviñar calquera número que penses, só tes que dicirlle o resultado final das seguintes operacións:

  • Pensa un número.
  • Súmalle 2.
  • Multiplícao por 3.
  • Réstalle 7.
  • Réstalle o número pensado ao comezo.
  • Multiplícao por 2.
  • Súmalle 2.
Que número pensaras se o resultado final é 68?

Apostaría que este tipo de exercicio é común en libros de texto, aínda que non lembro ningunha referencia concreta.

Outro problema que xa apareceu neste blog e que é susceptible de ser atacado con Álxebra é esta fermosura:

Unha caixa contén mazás e peras. Sabemos que hai o mesmo número de mazás podres que de peras podres. Tamén sabemos que $\frac{2}{3}$ de todas as mazás están podres, e que $\frac{3}{4}$ de todas as peras están podres. Que fracción do total de froitas da caixa está podre?

Nun receso entre facer fichas e facer máis fichas, remexín un anaco polo disco duro e atopei un libro de preparación para a Olimpíada de Singapur no que inclúen algúns exercicios deste estilo. Como disclaimer, no prólogo do libro indican que é axeitado para alumnos de 5º ou 6º de Primaria. Facede o que vexades con esa información. Traduzo e modifico algún problema:

Nun exame de Matemáticas, a media de 10 alumnos é a. A media dos 8 alumnos con mellores notas é b. O alumno coa 9ª mellor nota sacou c máis que o 10º. Atopa a peor nota da clase.

O seguinte si inclúe igualdades, pero me prestou tanto o feixe de variables que o traio igual:

Un coche e un camión saen respectivamente das cidades A e B, en sentidos contrarios. O coche chega á cidade B en x horas e o camión chega á cidade A en y horas. Se o coche circula z km/h máis rápido que o camión, calcula canto tempo tardadon en cruzarse.


Aproveito para traer un problema clásico de Lewis Carroll, que o incluíu nos seus Pillow Problems (probade a tentar un deses problemas de memoria xusto antes de durmir, probade...):


Se $\epsilon, \alpha, \lambda$ representan fraccións exactas, e nun certo hospital $\epsilon$ dos pacientes perdeu un ollo, $\alpha$ perdeu un brazo e $\lambda$ unha perna, cal é o número mínimo posible de pacientes que perderon as 3 cousas?

E remato esta xeira cun problema fóra de concurso pero que, se resolvedes, entenderedes a razón de incluílo:

Regatando cun tendeiro, a túa primeira oferta é €, a súa é €. Incrementas a túa 1ª oferta certa porcentaxe, o vendedor baixa a súa 1ª oferta a mesma porcentaxe... e chegades ao mesmo prezo!
Cal é este prezo, en función de a e b?

1.4.23

Adiviña lineal

 

Por unha vez, esta adiviña vai dirixida a un grupo concreto: o profesorado de Matemáticas que non dea/dese clase en 2º de Bacharelato(e tamén para calquera que domine abondo a linguaxe da Álxebra Lineal).

No contexto das posicións de 3 planos, cal é o caso máis difícil de entender para o alumnado? Quizais entender non sexa a palabra precisa, quizais sexa mellor preguntar cal é o caso no que lles custa máis ver a relación entre a Xeometría e a Álxebra. Ou aínda máis preciso: cal é o caso no que lles custa máis poñer un exemplo axeitado de ecuacións/matriz?

24.3.23

Analítica & sintética

 Debido á precaria ensinanza da Xeometría na época da EXB e a New Math, eu padecín dous fenómenos: por unha banda a xeometría sintética reduciuse a unha breve nomenclatura xunto a unha listaxe de fórmulas de áreas, esencialmente, e por outra a xeometría analítica aparecía no BUP totalmente desconectada da pouca sintética que se vira antes. Hai que recoñecer que, aínda que agora se dea algo mellor a xeometría sintética que daquela, o salto entre as dúas perspectivas no estudo dos obxectos xeométricos é ben amplo. Quizais, por buscar unha analoxía, suceda algo semellante no estudo a finais de bacharelato da xenética clásica e da xenética molecular en Bioloxía, cuxa conexión desde logo non aprendín facendo COU.

Se hai algún ámbito no que as dúas visións da xeometría teñen intersección, seguramente sexa a trigonometría, que comeza sendo puramente sintética, con triángulos flotando no limbo, e remata apoiándose nas coordenadas simplemente para ampliar o estudo dos ángulos agudos a ángulos calquera.

E se segue a haber un ámbito no que é difícil que o alumnado vexa a conexión coa xeometría sintética é, como apuntei arriba, o da xeometría analítica das rectas, que se comeza en 4º de ESO e continúa en Matemáticas I. Por iso eu levo uns anos introducindo exercicios nos que as cuestións elementais de xeometría sintética teñen consecuencias no contexto dos vectores no plano. Sinceramente non foi unha idea que xurdira da reflexión sobre a miña docencia, senón que xurdiu casualmente mirando uns libros do IGCSE de Cambridge, cando atopei uns exercicios deste estilo:


De paso aí vai o uso de 1:3 para indicar a razón, tan pouco visto en España


Nese momento descubrín que nos exames estandarizados dos países anglosaxóns é habitual atopar problemas nos que hai que dominar a maquinaria dos vectores pero simultaneamente hai que utilizar semellanza de triángulos, congruencia, paralelismo de rectas e segmentos alén do trivial, etc. Velaquí unha escolma de problemas inusuais para o que estamos acostumados nós(aquí falo como se soubese que fai cada profesor na súa aula, permitídeme a licenza).

Xa é raro ver un segmento bailando

GCSE(9-1) Paper 3(Calculator) 2017

OAN, OMB a APB son liñas rectas.

$AN=2=OA$

M é o punto medio de OB.

$\vec{OA}=a, \vec{OB}=b$

$\vec{AP}=k \vec{AB}$, onde k é unha cantidade escalar.

Dado que MPN é unha liña recta, atopar o valor de k 

GCSE(9-1) Paper 1(Non-Calculator) 2017

OABC é un paralelogramo

$\vec{OA}=\textbf{a}, \vec{OC}=\textbf{c}$

X é o punto medio da liña AC.

OCD é unha liña recta na que $OC:CD=k:1$

Dado que $\vec{XD}=3\textbf{c}-\frac{1}{2} \textbf{a}$, atopar o valor de k.


GCSE(9-1) Paper 1(Non-Calculator) 2018

OAB é un triángulo.
OPM e APN son liñas rectas.
M é o punto medio de AB
$\vec{OA}=\textbf{a}, \vec{OB}=\textbf{b}$
$OP:PM=3:2$
Calcula a razón $ON:NB$









GCSE Mathematics B Unit 3: Number, Algebra, Geometry 2(Calculator) 2014


OABC é un paralelogramo.
M é o punto medio de AC.
C é o punto medio do segmento BCX.
$\vec{OA}=\textbf{a}, \vec{OB}=\textbf{b}$
Demostrar que OMX é unha liña recta.






E aínda que non aparezan vectores, non podo deixar pasar a ocasión de compartir outro problema de xeometría no que interveñen feitos básicos e razoamento:

GCSE(9-1) Paper 3(Calculator) 2018



ABCD é un paralelogramo.
ABP e QDC son liñas rectas.
$\angle{ADP}=\angle{CBQ}=90^{\circ}$
a) Demostrar que o triángulo ADP é congruente ao triángulo CBQ.
b) Explicar por que AQ é paralelo a PC

Remato poñendo a ligazón oficial de Pearson onde podedes descargar os exames e as rúbricas de corrección de calquera materia e exame estandarizado:
E unha ligazón que atopei pola rede onde tedes os pdfs á vista, e instalando unha extensión no navegador poderedes descargar dunha soa vez:

4.3.23

Coa escusa do 15

 

   

Noutro século, cando estudaba a carreira, na especialidade de Matemáticas Puras unha das materias vinculadas á especialidade en 4º era Teoría de Grupos e Representacións(a outra era Introdución aos Sistemas Diferenciais e Grupos de Lie). Usando exclusivamente a memoria, na materia había un estudo de cuestións de resolubilidade, o Th. de Burnside, enumeración de subgrupos cumprindo certas condicións, Teoremas de Sylow, e unha parte de representacións, incluíndo algo que daquela non sabía aínda clasificar, pero que agora chamaría combinatoria( as táboas de Young). A materia para os que tiñamos certa tendencia ao abstracto(o abstract nonsense, que dixo John F. Nash, aínda que agora non atopo referencia) era entretida, e non pedían cousas moi difíciles nos exames.

Lembro que un dos poucos exemplos tirados da Matemática Recreativa que vin en toda a carreira apareceu nesta materia. Como ilustración das órbitas no contexto das permutacións, falouse do 15 Puzzle e tamén someramente do Cubo de Rubik. E, de novo, lembro a idea esencial  na imposibilidade do puzzle proposto por sam Loyd: a paridade das permutacións, $S_n$, determina só dúas órbitas, a das permutacións pares, $A_n$, que forma un subgrupo, e a das impares. E o subgrupo das permutacións pares ten como sistema xerador os 3-ciclos. E aí remata o que lembro, ata o punto de que dubido de se vimos a demostración completa e esquecín todo agás o anterior, ou simplemente non o demostramos, e quedou a súa finalización para o alumno(vós xa me entendedes).

Pois ben, como este ano tiven que deixar de dar Matemáticas I e dar Matemáticas II, volvín ocupar a mente co concepto de dependencia lineal, que en 1º de BAC non é tan esencial. E dado o pouco que lembraba do 15 Puzzle, pensei en se o determinante, que está relacionado coas permutacións, distinguiría as posicións factibles das imposibles no puzzle. E, claro, non o fai, poñamos por exemplo a posición que propoñía Sam Loyd como premisa e a posición obxectivo:

$$\begin{vmatrix} 1 &2&3&4 \\ 5 &6&7&8 \\ 9 &10&11&12 \\ 13 &15&14&b    \end{vmatrix} \ \ \ \begin{vmatrix} 1 &2&3&4 \\ 5 &6&7&8 \\ 9 &10&11&12 \\ 13 &14&15&b    \end{vmatrix} $$

Nos determinantes anteriores b indica a cela que está baleira.

Que sucede con eses determinantes? Pois que os dous son nulos, a posición do 14 e o 15 é irrelevante. E aínda que poderíamos buscar un xeito de evitar ese obstáculo, pareceume máis interesante outra cuestión.

Por que son nulos os dous determinantes? Observade simplemente as 3 primeiras ringleiras. Resulta que a 3ª ringleira depende linealmente das dúas primeiras dun xeito obvio abondo:

$9=2\cdot 5 - 1, 10=2\cdot 6 - 2, 11=2\cdot 7 - 3, 12=2\cdot 8 - 4,$

Que, ademais, é certo para calquera disposición dos primeiros 3n naturais en 3 ringleiras

$$\begin{matrix} 1 & 2 & 3 & \dots  n \\  n+1 & n+2 & n+3 & \dots  2n \\ 2n+1 & 2n+2 & 2n+3 & \dots 3n \end{matrix}$$

Cal é a cuestión que me pareceu máis interesante, e que confeso que aínda non tiven tempo para resolver? Por unha vez, unha cuestión de enumeración:

Se collemos os números do 1 ao 16, cantas das 16! matrices 4x4 que podemos formar con eses números teñen determinante nulo?

Se preferides números máis pequenos, podedes contestar a mesma pregunta para o caso do 1 ao 9.


16.2.23

Uns triángulos nunha grella

 

Tiña este problema gardado hai unhas semanas, xa era hora de compartilo. Non é moi enleado, e hai varios enfoques para atacalo, que máis podemos pedir?*

Atopa a área do cuadrilátero maxenta.


*Pois que dea un período ben curioso.

5.2.23

Unha avaliación diagnóstico en Xapón

 

Facendo unha pescuda sobre a variation theory en Xapón, acabei mirando as avaliacións diagnóstico que se fan aló ao final da secundaria obrigatoria. Traducido ao noso sistema vén sendo 3º de ESO, pois aló a secundaria post-obrigatoria (o noso bacharelato) dura tres anos.

E, sinceramente, o que debería ser sorprendente, é dicir, a distancia entre o que fan alí e o que facemos por acó, pois a estas alturas xa non o resultou. Aínda que unha sorpresa si ides levar ao final da entrada, pero polo motivo contrario ao que credes agora. Observade antes dúas cuestións xeométricas da avaliación de 2022, que alí, se google traduce ben, se chama "Enquisa nacional sobre a capacidade académica e estado de aprendizaxe en 2022".

A 1ª:

Yuma pensa se a seguinte conxectura é sempre certa:

Se nun cuadrilátero dous lados opostos son paralelos e os outros dous lados opostos teñen a mesma lonxitude, entón o cuadrilátero é un paralelogramo.

A cuestión continúa, non se trata de que argumenten arredor da veracidade deste enunciado; parade de ler se queredes pensar nisto, que semella tan inusual na educación matemática española, actual e tradicional. E sobre todo, se queredes cavilar en que pensarían os vosos alumnos. 

A continuación no cuestionario aparece a seguinte imaxe:

    

Yuma debuxa o diagrama anterior para pensar a conxectura. Na figura vese que debuxou os 3 puntos en A, B e D en dúas liñas paralelas, l e m. A continuación, con centro en D debuxou unha circunferencia con raio igual á lonxitude do segmento AB. A circunferencia corta á recta m en dous puntos, C e E, e traza dous cuadriláteros, ABCD, que é un paralelogramo, e ABED, que non o é.

Para amosar se a conxectura é certa, escolle cal das seguintes catro afirmacións é correcta:

a) Para demostrar que a conxectura é certa, é suficiente que haxa un cuadrilátero ABCD que é un paralelogramo, como vemos na figura.

b) Para demostrar que a conxectura é certa, é necesario variar a posición dos puntos A, B e D, e atopar outro cuadrilátero que sexa un paralelogramo.

c) Para demostrar que a conxectura é falsa, é suficiente que nunha figura haxa un cuadrilátero ABED que non é un paralelogramo.

d) Para demostrar que a conxectura é falsa, é necesario variar as posicións de A, B e D, e atopar outro cuadrilátero ABED que non sexa un paralelogramo.

Custoume un chisco, utilizando outros tradutores on line ademais de google, discernir a sutileza escondida entre as opcións similares. En conclusión: a cuestión avaliada é máis a comprensión do que é unha demostración e un contraexemplo que o feito de coñecer propiedades dos paralelogramos. O que non evita o obstáculo de que, se un alumno non domina o concepto de paralelogramo, non vai chegar ao que pide a pregunta. Que é unha característica habitual das competencias ou como queirades chamalas: non se pode construír con vapor de auga, senón con contidos xenuinamente matemáticos.

Vexamos a 2ª: 

A figura amosa un rectángulo ABCD e nos seus lados AD e DC dous triángulos equiláteros ADE e DCF. O punto E únese co punto B, e o punto B con F.

   

Kotone predixo o seguinte para os segmentos EB e BF:

Sempre se cumpre que EB=BF

Contesta as cuestións 1) e 2)

1) Demostramos a conxectura do xeito seguinte.

Como os tres lados dun triángulo equilátero son iguais, temos que EA=AD. Como os lados opostos dun rectángulo son iguais, AD=BC. Por tanto, EA=BC.

Do mesmo xeito, temos que AB=CF.

Tamén, como o ángulo interior dun triángulo equilátero mide 60º, e o ángulo interior dun rectángulo mide 90º, $\angle{EAB}=60º+90º=150º$ e $\angle{BCF}=60º+90º=150º$

Por tanto, $\angle{EAB}=\angle{BCF}$

Por todo o anterior, os triángulos ABE e CFB son iguais, de onde deducimos que os lados correspondentes, EB e BF son iguais.

Escribe como denominamos ao tipo de demostración anterior

(Nota: a tradución literal era Escribe as palabras que se aplican á demostración anterior, escollín "tipo de demostración" porque imaxino que será o que entendan os alumnos xaponeses, dentro do traballo de demostracións xeométricas que fagan nas aulas, ao estilo AAA, ASA, SAS dos anglosaxóns)

2) Kotone debuxou as dúas figuras seguintes

As lonxitudes dos lados do rectángulo ABCD foron modificadas de varios xeitos, como amosan as figuras 2 e 3. De novo, dado que os triángulos ABE e CFB son congruentes, podemos afirmar que EB=BF. Kotone investigou se é posible afirmar algo máis sobre os lados e ángulos da figura ademais de que EB=BF.

    
Pola súa investigación, Kotone agardaba que a magnitude do ángulo $\angle{EBF}$ se mantivese constante e igual a 60º. Ela razoou do xeito seguinte:

  • Como $\angle{ABC}=90º$, e temos que $\angle{ABE}+\angle{CBF}=30º$, entón podemos afirmar que $\angle{EBF}=60º$
  • $\angle{ABE}+\angle{CBF}=30º$ dedúcese da igualdade dos triángulos $\triangle{ABE}$ e $\triangle{CFB}$. O feito de que haxa ángulos iguais e que $\angle{EAB}=150º$ permiten demostrar $\angle{ABE}+\angle{CBF}=30º$  
Demostrando que $\angle{ABE}+\angle{CBF}=30º$ (explicación máis abaixo) podemos explicar que a magnitude de $\angle{EBF}$ é sempre igual a 60º, aínda que varíen as lonxitudes do rectángulo ABCD.
A idea de Kotone-san de utilizar a igualdade entre os triángulos e que $\angle{EAB}=150º$, que xa coñecemos, pode axudar a probar que $\angle{EBF}$ é sempre igual a 60º.
Demostra abaixo que $\angle{ABE}+\angle{CBF}=30º$ e completa a explicación de que a magnitude do $\angle{EBF}$ é sempre 60º
(Procedo a copiar a imaxe do cuestionario onde hai que rematar a demostración e traduzo embaixo o texto)
Como acabamos de amosar que $\angle{ABE}+\angle{CBF}=30º$, 
$\angle{EBF}=90º-\left( \angle{ABE}+\angle{CBF}\right)$
$\angle{EBF}=90º-30º=60º


Que, como doutro planeta, non si? Pero como avancei ao comezo da entrada, e dado que levo anos mirando un chisco para o ensino de Xapón (un exemplo, outro) sinceramente isto xa mo cheiraba.

Velaquí a sorpresa de verdade, a primeira cuestión da avaliación foi:

Descompón en factores primos o número 42

E a segunda cuestión, resolve o sistema $\begin{cases} 2x+y=1 \\ y=x+4 \end{cases}$ 

Esta sorprendeume menos, pero a primeira? En serio, Xapón?